(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体発光素子がマトリックス状に配列されており、車両前方へ光を照射可能な光源と、
前記光源に含まれる複数の半導体発光素子の点消灯を制御する制御部と、を備え、
前記複数の半導体発光素子は、
その発光面が矩形であり、該発光面の辺が車幅方向に対して斜めになるように配置されており、
車両前方の照射領域に含まれる第１の区画へ向かう光を出射する複数の第１半導体発光素子と、
前記照射領域に含まれる、前記第１の区画とは異なる第２の区画へ向かう光を出射し、前記第１半導体発光素子とは異なる特性を有する複数の第２半導体発光素子と、を含み、
前記制御部は、
第１半導体発光素子の数よりも少ない数のグループに分けられた前記複数の第１半導体発光素子を、グループ毎に駆動する第１駆動部と、
第２半導体発光素子の数よりも少ない数のグループに分けられた前記複数の第２半導体発光素子を、グループ毎に駆動する第２駆動部と、
を有することを特徴とする車両用前照灯装置。
【請求項２】
前記第１半導体発光素子は、前記第２半導体発光素子と比較して、同じ電流を流したときの輝度が異なる素子で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯装置。
【請求項３】
前記第１半導体発光素子は、前記第２半導体発光素子と比較して、順電流の最大定格が異なる素子で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯装置。
【請求項４】
前記第１半導体発光素子は、前記第１の区画が前記照射領域の中央部を含むように配置されており、
前記制御部は、前記第１半導体発光素子の輝度が前記第２半導体発光素子の輝度よりも高くなるように該第１半導体発光素子および該第２半導体発光素子の点消灯を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用前照灯装置。
【請求項５】
前記複数の半導体発光素子は、その発光面が車両前方を向くように配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両用前照灯装置。
【請求項６】
複数の半導体発光素子がマトリックス状に配列されており、車両前方へ光を照射可能な光源と、
前記光源に含まれる複数の半導体発光素子の点消灯を制御する制御部と、を備え、
前記複数の半導体発光素子は、
車両前方の照射領域に含まれる第１の区画へ向かう光を出射する複数の第１半導体発光素子と、
前記照射領域に含まれる、前記第１の区画とは異なる第２の区画へ向かう光を出射し、前記第１半導体発光素子とは異なる特性を有する複数の第２半導体発光素子と、を含み、
前記制御部は、
第１半導体発光素子の数よりも少ない数のグループに分けられた前記複数の第１半導体発光素子を、グループ毎に駆動する第１駆動部と、
第２半導体発光素子の数よりも少ない数のグループに分けられた前記複数の第２半導体発光素子を、グループ毎に駆動する第２駆動部と、
を有し、
前記第１半導体発光素子は、前記第２半導体発光素子と比較して、順電流の最大定格が異なる素子で構成されていることを特徴とする車両用前照灯装置。
【請求項７】
複数の半導体発光素子がマトリックス状に配列されており、車両前方へ光を照射可能な光源と、
前記光源に含まれる複数の半導体発光素子の点消灯を制御する制御部と、を備え、
前記複数の半導体発光素子は、
その発光面が矩形であり、該発光面の辺が車幅方向に対して斜めになるように配置されており、
半導体発光素子がマトリックス状に配列されている領域の第１のブロックに配置されている複数の第１半導体発光素子と、
半導体発光素子がマトリックス状に配列されている領域の、前記第１のブロックとは異なる第２のブロックに配置され、前記第１半導体発光素子とは異なる特性を有する複数の第２半導体発光素子と、を含み、
前記制御部は、
第１半導体発光素子の数よりも少ない数のグループに分けられた前記複数の第１半導体発光素子を、グループ毎に駆動する第１駆動部と、
第２半導体発光素子の数よりも少ない数のグループに分けられた前記複数の第２半導体発光素子を、グループ毎に駆動する第２駆動部と、
を有することを特徴とする車両用前照灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用前照灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マトリックス状に上下左右に隣接配置された複数の発光ダイオードを備えた光源によって、異なる照度分布を生成可能な照明装置が考案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−４０５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、マトリックス状に配列されている発光ダイオード一つ一つが所定の明るさとなるように、発光ダイオード毎に投入電流を監視し、所定電流となるように制御する場合、駆動回路が発光ダイオード毎に必要となる。そのため、装置全体のコストが増大する。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、構成を簡易にし、コストを低減した車両用前照灯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両用前照灯装置は、複数の半導体発光素子がマトリックス状に配列されており、車両前方へ光を照射可能な光源と、光源に含まれる複数の半導体発光素子の点消灯を制御する制御部と、を備える。複数の半導体発光素子は、車両前方の照射領域に含まれる第１の区画へ向かう光を出射する複数の第１半導体発光素子と、照射領域に含まれる、第１の区画とは異なる第２の区画へ向かう光を出射し、第１半導体発光素子とは異なる特性を有する複数の第２半導体発光素子と、を含む。制御部は、第１半導体発光素子の数よりも少ない数のグループに分けられた複数の第１半導体発光素子を、グループ毎に駆動する第１駆動部と、第２半導体発光素子の数よりも少ない数のグループに分けられた複数の第２半導体発光素子を、グループ毎に駆動する第２駆動部と、を有する。
【０００７】
この態様によると、駆動するグループの数が半導体発光素子の数より少なくなるため、駆動部の構成を簡略化できる。また、照射領域に含まれる各区画に対応した適切な特性の半導体発光素子を選択することで、光源のコストを低減できる。
【０００８】
第１半導体発光素子は、第２半導体発光素子と比較して、同じ電流を流したときの輝度が異なる素子で構成されていてもよい。これにより、照射領域に含まれる各区画によって明るさを変えることが容易となる。
【０００９】
第１半導体発光素子は、第２半導体発光素子と比較して、順電流の最大定格が異なる素子で構成されていてもよい。これにより、照射領域に含まれる各区画によって明るさを変えることが容易となる。
【００１０】
第１半導体発光素子は、第１の区画が照射領域の中央部を含むように配置されており、制御部は、第１半導体発光素子の輝度が第２半導体発光素子の輝度よりも高くなるように該第１半導体発光素子および該第２半導体発光素子の点消灯を制御してもよい。これにより、照射領域の中央部をより明るくすることができる。
【００１１】
複数の半導体発光素子は、その発光面が車両前方を向くように配置されていてもよい。これにより、リフレクタなどの反射部材が必要なくなる。
【００１２】
複数の半導体発光素子は、その発光面が矩形であり、該発光面の辺が車幅方向に対して斜めになるように配置されていてもよい。これにより、斜めのカットオフラインを形成しやすくなる。また、水平方向のカットオフラインをぼかすことができる。
【００１３】
本発明の別の態様もまた、車両用前照灯装置である。この装置は、複数の半導体発光素子がマトリックス状に配列されており、車両前方へ光を照射可能な光源と、光源に含まれる複数の半導体発光素子の点消灯を制御する制御部と、を備える。複数の半導体発光素子は、半導体発光素子がマトリックス状に配列されている領域の第１のブロックに配置されている複数の第１半導体発光素子と、半導体発光素子がマトリックス状に配列されている領域の、第１のブロックとは異なる第２のブロックに配置され、第１半導体発光素子とは異なる特性を有する複数の第２半導体発光素子と、を含む。制御部は、第１半導体発光素子の数よりも少ない数のグループに分けられた複数の第１半導体発光素子を、グループ毎に駆動する第１駆動部と、第２半導体発光素子の数よりも少ない数のグループに分けられた複数の第２半導体発光素子を、グループ毎に駆動する第２駆動部と、を有する。
【００１４】
この態様によると、駆動するグループの数が半導体発光素子の数より少なくなるため、駆動部の構成を簡略化できる。また、半導体発光素子がマトリックス状に配列されている領域に含まれる各ブロックに対応した適切な特性の半導体発光素子を選択することで、光源のコストを低減できる。
【００１５】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、構成を簡易にし、コストを低減した車両用前照灯装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態に係る車両用前照灯装置を側方から見た概略構成図である。
【図２】図１に示す複数のＬＥＤチップをマトリックス配置した光源の一例を示す模式図である。
【図３】図１に示す複数のＬＥＤチップをマトリックス配置した光源の他の例を示す模式図である。
【図４】本実施の形態に係るマトリックスＬＥＤにおける各種ＬＥＤチップの配置を説明するための図である。
【図５】ヘッドライトシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図６】ドライバ回路装置とチャンネル回路（群）の概要を示す模式図である。
【図７】マトリックスＬＥＤ内における各チャンネルのＬＥＤチップの接続例を示した模式図である。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｃ）は、チェンネル回路と複数のＬＥＤチップとを並列に接続した状態を示す回路図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｃ）は、チェンネル回路と複数のＬＥＤチップとを直列に接続した状態を示す回路図である。
【図１０】図１０（ａ）は、ハイビームを形成する際のマトリックスＬＥＤの点灯状態を示す図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す点灯状態のマトリックスＬＥＤにより形成される配光パターンを示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は、ベーシックビーム（ＢＬ）を形成する際のマトリックスＬＥＤの点灯状態を示す図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す点灯状態のマトリックスＬＥＤにより形成される配光パターンを示す図である。
【図１２】図１２（ａ）は、タウンビーム（ＴＬ）を形成する際のマトリックスＬＥＤの点灯状態を示す図、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す点灯状態のマトリックスＬＥＤにより形成される配光パターンを示す図である。
【図１３】図１３（ａ）は、モータウェイビーム（ＭＬ）を形成する際のマトリックスＬＥＤの点灯状態を示す図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す点灯状態のマトリックスＬＥＤにより形成される配光パターンを示す図である。
【図１４】図１４（ａ）は、ウェットビーム（ＷＬ）を形成する際のマトリックスＬＥＤの点灯状態を示す図、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示す点灯状態のマトリックスＬＥＤにより形成される配光パターンを示す図である。
【図１５】図１５（ａ）は、ＡＤＢを形成する際のマトリックスＬＥＤの点灯状態を示す図、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示す点灯状態のマトリックスＬＥＤにより形成される配光パターンを示す図である。
【図１６】図１６（ａ）は、ＤＲＬの配光パターンを示す図、図１６（ｂ）は、通常のハイビーム配光パターンを示す図、図１６（ｃ）は、ＤＲＬを共用した場合に必要なハイビーム配光パターンを示す図である。
【図１７】図１７（ａ）は、ＦＯＧランプの配光パターンを示す図、図１７（ｂ）は、通常のロービーム配光パターンを示す図、図１７（ｃ）は、ＦＯＧランプを共用した場合に必要なロービーム配光パターンを示す図である。
【図１８】本実施の形態に係るヘッドライトシステムにおける制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００１９】
（車両用前照灯装置）
図１は、本実施の形態に係る車両用前照灯装置を側方から見た概略構成図である。車両用前照灯装置１０は、複数の半導体発光素子であるＬＥＤチップ１２が互いに間隔をもって配置されている光源１４と、光源１４から出射した光を車両前方に光源像として投影する投影レンズ１６と、を備える。光源１４は、ＬＥＤ回路基板１８およびヒートシンク２０を有する。ここで、Ｆは焦点、Ｈは投影レンズの主点、ｆは焦点距離、ｆｂはバックフォーカスを示している。なお、複数のＬＥＤチップ１２は、その発光面が車両前方を向くように配置されている。これにより、リフレクタなどの反射部材が必要なくなる。
【００２０】
図２は、図１に示す複数のＬＥＤチップをマトリックス配置した光源の一例を示す模式図である。図３は、図１に示す複数のＬＥＤチップをマトリックス配置した光源の他の例を示す模式図である。このようにマトリックス配置した複数のＬＥＤチップ（以下、「マトリックスＬＥＤ」と称する。）からなる光源を車両前方に向け、その前方に投影レンズを配置した光学系は、焦点Ｆを含む平面上のＬＥＤチップの輝度分布が前方に投射される。
【００２１】
図２に示すマトリックスＬＥＤでは、発光面が矩形のＬＥＤチップ１２の各辺が、水平方向（Ｈ−Ｈ線）と平行になるように各ＬＥＤチップ１２が配置されている。
【００２２】
また、図３に示すマトリックスＬＥＤでは、発光面が矩形のＬＥＤチップ１２の各辺が水平方向（車幅方向）に対して斜め（水平に対して４５度）になるように各ＬＥＤチップ１２が配置されている。このようなマトリックスＬＥＤの場合、点線で囲まれている領域Ｒ１のＬＥＤチップを点灯させ、それ以外のＬＥＤチップを消灯すると、点灯しているＬＥＤチップ１２ａ〜１２ｃによって、明瞭な４５度の斜めカットオフラインが形成される。また、点灯しているＬＥＤチップの領域Ｒ１の上縁は、ノコギリ歯形状となっているため、水平方向のカットオフラインをぼかすことができる。
【００２３】
ところで、マトリックスＬＥＤを使用したヘッドライトでは、所定の配光パターンを形成するためには、個々のＬＥＤチップ毎に投入電流を監視し、所定電流となるように制御することが考えられる。この場合、駆動回路（ドライバ）のチャンネル数はＬＥＤチップと同じ数を必要とする。したがって、コストの観点からは改善の余地がある。
【００２４】
また、配光パターンにおいて、手前路面や路肩が明るすぎると、運転者にとってはかえって走行しづらいという現象もある。したがって、車両前方の、Ｈ−Ｈ線とＶ−Ｖとが交差する領域（ＨＶ領域）近傍は明るくする必要があるが、周辺はそれに比べて光量を落とすことが好ましい。しかしながら、従来のマトリックスＬＥＤは、すべて高性能で高価な同一仕様のＬＥＤチップを配置しており、コストの上昇を招くことにもなる。
【００２５】
そこで、本発明者は、マトリックスＬＥＤを用いた光源のコストを低減すべく鋭意検討し、以下の構成に想到した。
【００２６】
（１）ゾーン分割と性能レベルの異なるＬＥＤチップ使用によるコスト低減
マトリックスＬＥＤを複数のゾーンに分割し、その各ゾーンに所定性能レベルのチップを配置する。配光の高光度に対応するゾーンには高輝度（高電流仕様：高価）のＬＥＤチップを配置し、低光度に対応するゾーンには低輝度（低電流仕様：安価）のＬＥＤチップを配置し、全体としてコストの低減を図る。
【００２７】
（２）チャンネル数の低減によるコスト低減
各ゾーン内における複数のＬＥＤチップを同時に制御（ドライバ１チャンネルで複数のＬＥＤチップの制御）することでコストの低減を図る。
【００２８】
（３）他機能ランプとの共用（配光の合成）によるコスト低減
ＨＶ領域近傍の視線より上下４度より外側、左右１０度より外側の周辺視野部は適度な明るさで十分である。そこで、ＤＲＬ（Daytime running lamp）、ＦＯＧランプ、照明光度をアップさせたクリアランスランプ等の配光と、マトリックスＬＥＤの配光とを重畳することで所望の配光を達成することが可能である。このような構成により、ＬＥＤチップの数、特に周辺視野部の低輝度ＬＥＤチップの数を低減できる可能性がある。これにより、マトリックスＬＥＤとそのドライバ回路のコスト低減が可能となる。
【００２９】
図４は、本実施の形態に係るマトリックスＬＥＤにおける各種ＬＥＤチップの配置を説明するための図である。
【００３０】
図４に示す光源１４におけるマトリックスＬＥＤにおいて、車両前方の中心視野に対応するブロックＢ１には、高輝度ＬＥＤチップ（レベルＩ）が配置され、車両前方のスクリーン上で上下２度×左右５度程度の範囲を照射する。また、車両前方の有効視野に対応するブロックＢ２には、中輝度ＬＥＤチップ（レベルＩＩ）が配置され、車両前方のスクリーン上で上下４度×左右１０度程度の範囲を照射する。また、車両前方の周辺視野に対応するブロックＢ３には、低輝度ＬＥＤチップ（レベルＩＩＩ）が配置され、車両前方のスクリーン上で上下１０度×左右３０度程度の範囲を照射する。
【００３１】
つまり、レベルＩの高輝度ＬＥＤチップは、ＨＶ領域近傍の中心視野ブロックＢ１に、レベルＩＩの中輝度ＬＥＤチップは、その外側の有効視野ブロックＢ２に、レベルＩＩＩの低輝度ＬＥＤチップはその更に外側の周辺視野ブロックＢ３に配置されている。
【００３２】
次に、本実施の形態に係るマトリックスＬＥＤが分割されている３つのゾーンについて説明する。
【００３３】
ゾーンＺ１は、中心視野ブロックＢ１と、その側方であって有効視野ブロックＢ２の一部とを含む範囲であり、レベルＩの高輝度ＬＥＤチップとレベルＩＩの中輝度ＬＥＤチップが含まれている。ゾーンＺ１に含まれている各ＬＥＤチップは、ＡＦＳ（Adaptive Front-Lighting System）配光のＢＬ（ベーシックビーム）、ＭＬ（モータウェイビーム）、ＡＬ（ウェットビーム）などの４５度のＺカット（明暗境界線）やその位置の変更、ハイビームやＢＬ、ＭＬ、ＡＬなどの配光変更に伴う光量（光度）調整、ＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）など照射領域の部分マスキングとその位置の変更、など多くの配光制御に関与する。
【００３４】
ゾーンＺ１に含まれるＬＥＤチップは、単純に点消灯されたり、調光されたりする。なお、この部分に対応したドライバのチャンネル数は、その配光制御種類＋αの最小チャンネル数で達成できるようにすることが好ましい。これを達成するドライバの個別チャンネルの回路構成の詳細については後述するが、同一レベルのＬＥＤチップを複数同時に調光するように構成されている。
【００３５】
ゾーンＺ１の上側の領域であるゾーンＺ２に含まれるＬＥＤチップは、ハイビームやＡＤＢ作動状態で単純に点消灯される。ゾーンＺ２では、同一レベルのＬＥＤチップを複数個まとめて一つのチャンネルで所定の電流値で点消灯する。例えば一つのチャンネルで５個のＬＥＤチップを点灯すればチャンネル数は１／５に低減できる。
【００３６】
ゾーンＺ１の下側の領域であるゾーンＺ３に含まれるＬＥＤチップは、手前路面を照射する。ゾーンＺ３は、中央部にゾーンＺ３’を有している。ゾーンＺ３’に配置されているＬＥＤチップは、雨天時に照明が路面で鏡面反射し対向車へグレアを与えるのを抑制するために、条件によって消灯される部分であり、ＡＦＳのＡＬ配光命令により単純に消灯されたり、減光されたりする。ゾーンＺ３においても、同一レベルのＬＥＤチップを複数個まとめて一つのチャンネルで所定の電流値で点消灯する。このような回路構成にすることによりドライバのチャンネル数を低減することができる。
【００３７】
（制御システム構成）
次に、ヘッドライトの制御システムの構成について説明する。図５は、ヘッドライトシステムの概略構成を示すブロック図である。図６は、ドライバ回路装置とチャンネル回路（群）の概要を示す模式図である。
【００３８】
ヘッドライトシステム１００は、左右それぞれの車両用前照灯装置１０、配光制御ＥＣＵ１０２、前方監視ＥＣＵ１０４等を備えている。車両用前照灯装置１０は、前述のようにマトリックスＬＥＤからなる光源１４と、投影レンズ１６と、それらを収容する灯体とを有する。また、各車両用前照灯装置１０には、マトリックスＬＥＤや灯体をスイブルするアクチュエータ（不図示）が接続されている。
【００３９】
前方監視ＥＣＵ１０４は、車載カメラ１０８、レーダ１１０、車速センサ１１２などの各種センサが接続されている。前方監視ＥＣＵ１０４は、センサから取得した撮像データを画像処理し、前方車両（対向車や先行車）やその他の路上光輝物体、そして区画線（レーンマーク）を検出し、それらの属性や位置、走路の形状や路面の湿潤状況など配光制御に必要なデータを算出する。算出されたデータは、車内ＬＡＮなどを介して配光制御ＥＣＵ１０２や各種車載機器に発信される。
【００４０】
配光制御ＥＣＵ１０２は、車速センサ１１２、舵角センサ１１４、ＧＰＳナビゲーション１１６、ヘッドランプスイッチ（ＨＬ−ＳＷ）１１８などが接続されている。配光制御ＥＣＵ１０２は、前方監視ＥＣＵ１０４から送出されてくる路面の状況、路上光輝物体の属性（対向車、先行車、反射器、道路照明）、その位置（前方、側方）と車速などの情報に基づいて、その走行場面に対応した配光パターンを決定する。また、配光制御ＥＣＵ１０２は、舵角センサ１１４やＧＰＳナビゲーション１１６から取得したデータに基づいて算出された走路形状や車線、交通量データなどの情報を加味して、その走行場面に対応した配光パターンを決定してもよい。また、配光制御ＥＣＵ１０２は、ヘッドランプスイッチ１１８の情報を加味して、その走行場面に対応した配光パターンを決定してもよい。
【００４１】
このように、配光制御ＥＣＵ１０２は、前述の各種情報を基にＡＦＳによる所定のビーム選定や、その走行場面に対応したＡＤＢ配光を決定する。そして、配光制御ＥＣＵ１０２は、その配光パターンを実現するために必要な共用ランプ１０６の点灯制御や配光可変ヘッドランプの制御量を決定する。ここで、制御量は、例えば、マトリックスＬＥＤの点灯すべきＬＥＤチップおよび通電チャンネルの選定、上下・左右ビーム移動量、マスキング部分（遮光領域）の位置と範囲、投入電力などである。
【００４２】
ドライバ回路装置１２０は、配光制御ＥＣＵ１０２からの配光制御内容を基に制御すべきチャンネル（マトリックスＬＥＤ内のＬＥＤチップ）を選定するとともにそれらの制御量（通電量など）を決定する。
【００４３】
チャンネル回路（群）１２２は、マトリックスＬＥＤ内の点灯制御すべきＬＥＤチップを選定した回路群であり、１チャンネル内には同一性能レベルの複数のチップが接続されている。
【００４４】
共用ランプ１０６は、ＤＲＬやＦＯＧランプなどである。共用ランプ１０６は、マトリックスＬＥＤを使用した投影型ヘッドライトを補助するビームの一部を構成し、ヘッドライトと共同してＡＦＳの種々の配光やハイビームなどを形成する。この補助ビームによりマトリックスＬＥＤに要求される配光性能を抑えることが可能となり、回路やＬＥＤチップのコストダウンが図られる。
【００４５】
次に、各チェンネル接続される複数のＬＥＤチップについて説明する。図７は、マトリックスＬＥＤ内における各チャンネルのＬＥＤチップの接続例を示した模式図である。なお、図の符号ＣＬが指す点線は、配光パターンのカットオフラインに対応する。
【００４６】
ブロックＢ１に配置されている高輝度ＬＥＤチップ１２ｄは、２個一組で点灯制御できるように構成されている。また、組み合わせるＬＥＤチップは、４５度カットオフ形状に合わせられるように、互いに斜め左上または斜め右下に隣接するＬＥＤチップ同士である。そして、このような２個一組の高輝度ＬＥＤチップ１２ｄの照射によりハイビームの中心の高光度部が形成される。また、２個一組のＬＥＤチップの点滅を水平方向に移動することで、ＡＤＢのマスキング制御にも対応できる。
【００４７】
ブロックＢ２に配置されている中輝度ＬＥＤチップのうち、Ｈ線近傍のＬＥＤチップ１２ｅ１は、２個一組で点灯制御され、ＡＤＢ制御にも対応できるように構成されている。また、中輝度ＬＥＤチップのうち、ＬＥＤチップ１２ｅ１の上側または下側に配置されているＬＥＤチップ１２ｅ２は、３個一組で点灯制御されている。そして、このような２個または３個一組の中輝度ＬＥＤチップ１２ｅ１，１２ｅ２の照射により有効視野に必要な配光が形成される。
【００４８】
ブロックＢ３に配置されている低輝度ＬＥＤチップ１２ｆは、一部（ＡＦＳにおけるＡＬの路面遮光ゾーンＺ３’）を除き、４個一組で点灯制御できるように構成されている。
【００４９】
各種輝度のＬＥＤチップを図７に示すように配置することで、ＡＤＢ配光はもとよりＡＦＳによるすべての配光を実現できる。
【００５０】
次に、チャンネル回路とマトリックスＬＥＤ内のＬＥＤチップとの回路接続例を説明する。図８（ａ）〜図８（ｃ）は、チェンネル回路と複数のＬＥＤチップとを並列に接続した状態を示す回路図である。図９（ａ）〜図９（ｃ）は、チェンネル回路と複数のＬＥＤチップとを直列に接続した状態を示す回路図である。
【００５１】
図８（ａ）〜図８（ｃ）、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、接続回路は並列回路と直列回路が考えられる。その中のドライバ回路装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃは、通常、電源、スイッチ、抵抗などの回路群を含んでいる。チャンネル回路は、ドライバ回路装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃとマトリックスＬＥＤ内の各ＬＥＤチップを接続する。チャンネル回路群は通常回路線群となっている。
【００５２】
チャンネル回路内に接続するＬＥＤチップの個数は、低輝度ＬＥＤチップ１２ｆの方が高輝度ＬＥＤチップ１２ｄより多くしてある。本実施の形態では、低輝度ＬＥＤチップは配光の周辺部分（周辺視野）に対応するように設置されている。この周辺配光部分は、配光値の許容範囲が広い。一般に低輝度ＬＥＤチップは安価であり、そのため性能バラツキも大きい。そこで、マトリックスＬＥＤの各ブロックに配置されている各ＬＥＤチップを、図８（ａ）〜図８（ｃ）、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すような回路構成とすることにより、チャンネル数が低減され、回路のコストダウンが達成されるとともに、マトリックスＬＥＤのコストダウンも図られる。
【００５３】
以上のように、本実施の形態に係る車両用前照灯装置１０は、図１や図５に示すように、複数の半導体発光素子としてＬＥＤチップ１２がマトリックス状に配列されており、車両前方へ光を照射可能な光源１４と、光源１４に含まれる複数のＬＥＤチップ１２の点消灯を制御する制御部と、を備える。制御部は、配光制御ＥＣＵ１０２、ドライバ回路装置１２０、チャンネル回路（群）１２２などで構成されている。
【００５４】
複数のＬＥＤチップ１２は、車両前方の照射領域に含まれる第１の区画（例えば、中心視野）へ向かう光を出射する複数の高輝度ＬＥＤチップ１２ｄと、照射領域に含まれる、第１の区画とは異なる第２の区画（例えば、有効視野や周辺視野）へ向かう光を出射し、高輝度ＬＥＤチップ１２ｄとは異なる特性を有する複数の中輝度ＬＥＤチップ１２ｅ１，１２ｅ２や低輝度ＬＥＤチップ１２ｆと、を含む。
【００５５】
前述のように、高輝度ＬＥＤチップ１２ｄは、２個一組で点灯制御されるため、マトリックスＬＥＤに含まれている高輝度ＬＥＤチップの数よりも少ない数のグループに分けられている。そして、グループ毎にドライバ回路装置１２０ａで駆動される（図８（ａ）または図９（ａ）参照）。また、中輝度ＬＥＤチップ１２ｅ１，１２ｅ２は、２個または３個一組で制御されるため、中輝度ＬＥＤチップの数よりも少ない数のグループに分けられている。そして、グループ毎にドライバ回路装置１２０ｂで駆動される（図８（ｂ）または図９（ｂ）参照）。また、低輝度ＬＥＤチップ１２ｆは、４個一組で制御されるため、低輝度ＬＥＤチップの数よりも少ない数のグループに分けられている。そして、グループ毎にドライバ回路装置１２０ｃで駆動される（図８（ｃ）または図９（ｃ）参照）。
【００５６】
このように、車両用前照灯装置１０においては、駆動するグループの数がＬＥＤチップの数より少なくなるため、ドライバ回路装置１２０やチェンネル回路（群）１２２の構成を簡略化できる。また、照射領域に含まれる各区画（中心視野、有効視野、周辺視野）に対応した適切な特性のＬＥＤチップを選択することで、光源のコストを低減できる。
【００５７】
また、本実施の形態では、高輝度ＬＥＤチップは、中輝度ＬＥＤチップや低輝度ＬＥＤチップと比較して、同じ電流を流したときの輝度が高い。また、高輝度ＬＥＤチップは、中輝度ＬＥＤチップや低輝度ＬＥＤチップと比較して、順電流の最大定格が大きい。これにより、照射領域に含まれる各区画によって明るさを変えることが容易となる。
【００５８】
また、高輝度ＬＥＤチップは、その照射領域が、配光パターンの中央部である中心視野を含むように配置されている。そして、制御部は、高輝度ＬＥＤチップの輝度が中輝度ＬＥＤチップや低輝度ＬＥＤチップの輝度よりも高くなるように、高輝度ＬＥＤチップ、中輝度ＬＥＤチップ、低輝度ＬＥＤチップの点消灯を制御する。これにより、照射領域の中央部をより明るくすることができる。
【００５９】
なお、各ＬＥＤチップは、その発光面が矩形であり、発光面の辺が車幅方向に対して斜め（本実施の形態では４５°）になるように配置されている。これにより、斜めのカットオフラインを形成しやすくなる。また、水平方向のカットオフラインをぼかすことができる。
【００６０】
また、本実施の形態に係る車両用前照灯装置は、換言すれば以下の構成である。車両用前照灯装置１０において、図４に示すように、マトリックスＬＥＤは、ブロックＢ１に配置されている複数の高輝度ＬＥＤチップ１２ｄと、ブロックＢ２に配置されている複数の中輝度ＬＥＤチップ１２ｅと、ブロックＢ３に配置されている複数の低輝度ＬＥＤチップ１２ｆと、を含む。
【００６１】
そして、前述のように、高輝度ＬＥＤチップ１２ｄはグループ毎にドライバ回路装置１２０ａにより駆動され、中輝度ＬＥＤチップ１２ｅはグループ毎にドライバ回路装置１２０ｂにより駆動され、低輝度ＬＥＤチップ１２ｆはグループ毎にドライバ回路装置１２０ｃにより駆動される。
【００６２】
このように、車両用前照灯装置１０においては、駆動するグループの数がＬＥＤチップの数より少なくなるため、ドライバ回路装置１２０やチェンネル回路（群）１２２の構成を簡略化できる。また、マトリックスＬＥＤに含まれる各ブロックに対応した適切な特性のＬＥＤチップを選択することで、光源のコストを低減できる。
【００６３】
（各種配光パターン）
図４に示すマトリックスＬＥＤを活用したＡＦＳやＡＤＢ配光ヘッドライトの配光例を示す。なお、以下の配光パターンを示す各図においては、１マス０．５°で示した。また、マトリックスＬＥＤのブロックの分割や配置は、配光パターンとの対応が分かりやすいように同じ向きで示したが、実際はレンズ系で上下左右反転して結像されるので、マトリックスＬＥＤのブロックの実際の分割や配置は、図に示した状態に対して上下左右反転したものとなる。
【００６４】
図１０（ａ）は、ハイビームを形成する際のマトリックスＬＥＤの点灯状態を示す図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す点灯状態のマトリックスＬＥＤにより形成される配光パターンを示す図である。この場合、高輝度ＬＥＤチップ１２ｄ、中輝度ＬＥＤチップ１２ｅ、低輝度ＬＥＤチップ１２ｆをすべて点灯させる。遠方の道路線形や視対象を見やすくするために、ＨＶ領域近傍には高輝度ＬＥＤチップ１２ｄを配置し、最大出力で点灯させている。
【００６５】
図１１（ａ）は、ベーシックビーム（ＢＬ）を形成する際のマトリックスＬＥＤの点灯状態を示す図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す点灯状態のマトリックスＬＥＤにより形成される配光パターンを示す図である。図１１（ｂ）に示す配光パターンは、ＡＦＳにおけるベーシックビームであり、現状のロービームとほぼ同等の配光性能を有する。また、明瞭な明暗境界線を形成するためにＨ線上方に対応するＬＥＤチップは消灯する。また、遠方路面の視認性を確保するために、ＨＶ領域近傍、Ｈ線下の高輝度ＬＥＤチップ１２ｄを高出力で点灯させている。
【００６６】
図１２（ａ）は、タウンビーム（ＴＬ）を形成する際のマトリックスＬＥＤの点灯状態を示す図、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す点灯状態のマトリックスＬＥＤにより形成される配光パターンを示す図である。図１２（ｂ）に示す配光パターンは、ＡＦＳのタウンビームであり、道路照明のある明るい市街地で使用される。グレア防止のため、ベーシックビームのＨ線上方光度が抑制されている。また、照明光度を低くするため、ベーシックビームでは高輝度ＬＥＤチップや中輝度ＬＥＤチップとして機能していたＨ線下方のＬＥＤチップ１２ｄ’やＬＥＤチップ１２ｅ’を減光して点灯させている。
【００６７】
図１３（ａ）は、モータウェイビーム（ＭＬ）を形成する際のマトリックスＬＥＤの点灯状態を示す図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す点灯状態のマトリックスＬＥＤにより形成される配光パターンを示す図である。図１３（ｂ）に示す配光パターンは、ＡＦＳのモータウェイビームであり、防眩柵などのある高速道路での走行時に使用される。遠方の視認性を確保するために、ハイビーム同様ＨＶ領域近傍の高輝度ＬＥＤチップ１２ｄを最大出力で点灯する。また、ベーシックビームと比較して遠方の視認性を改善するために、先行車側・対向車側の明暗境界線が０．５°程度上がっている。また、マトリックスＬＥＤにおいて、ベーシックビームの場合と比較して１段上のＬＥＤチップまで点灯されている。
【００６８】
図１４（ａ）は、ウェットビーム（ＷＬ）を形成する際のマトリックスＬＥＤの点灯状態を示す図、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示す点灯状態のマトリックスＬＥＤにより形成される配光パターンを示す図である。図１４（ｂ）に示す配光パターンは、ＡＦＳのウェットビームであり、雨天走行時に使用される。図１３（ｂ）に示すモータウェイビームとほぼ同レベルの配光性能を有するが、手前路面部分を暗くしている。これにより路面で鏡面反射し、対向車のグレアとなる光束の発生が抑制される。そのため、マトリックスＬＥＤにおいて下方の中央部の領域Ｒ２に配置されているＬＥＤチップ１２は減光若しくは消灯されている。
【００６９】
図１５（ａ）は、ＡＤＢを形成する際のマトリックスＬＥＤの点灯状態を示す図、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示す点灯状態のマトリックスＬＥＤにより形成される配光パターンを示す図である。ＡＤＢの基本配光は、ハイビームと同様の性能であり、対向車や先行車などが存在する状況下でグレアを与えないようにするために、対向車や先行車などの位置をマスキングするビームである。図１５（ｂ）に示すように対向車や先行車はＨ線近傍の水平方向に移動する。その上下方向のグレアゾーンはＨ線の０．５°下から２．０°下の範囲である。したがって、高輝度ＬＥＤチップ１２ｄの一部を消灯することで、図１５（ｂ）に示すように、車両位置に応じて非照射領域Ｒ３が形成され、対向車や先行車などへのグレアがほぼ抑制される。
【００７０】
（多機能ランプとの合成配光パターン）
次に、本実施の形態に係る車両用前照灯装置と、ＤＲＬやＦＯＧランプとを共用した際の配光パターンについて説明する。
【００７１】
図１６（ａ）は、ＤＲＬの配光パターンを示す図、図１６（ｂ）は、通常のハイビーム配光パターンを示す図、図１６（ｃ）は、ＤＲＬを共用した場合に必要なハイビーム配光パターンを示す図である。
【００７２】
ＤＲＬは、日中走行時の車両を周囲から認識しやすくするためのランプである。その配光規格ＥＣＥでは、光度はＨＶ領域で４００ｃｄ以上、その他の範囲は１２００ｃｄ以下とされている。図１６（ａ）に示すように、ＤＲＬの配光パターンＰ１は低光度でワイドな配光である。これは、ハイビームやロービームの周辺視野部の配光要件に適する。したがって、ＤＲＬの配光を図１６（ａ）に示すようなワイドな配光とし、ＤＲＬを夜間のハイビームを補助（共用）するランプとして使用すれば、ハイビームの配光は図１６（ｃ）に示すような周辺視野部（図４に示すゾーンＺ２，Ｚ３）の光度を低減させた配光とすることができる。これは、マトリックスＬＥＤの周辺視野ブロックＢ３のＬＥＤチップの個数を低減できることを意味する。なお、図１６（ａ）に示すＤＲＬの配光は夜間のロービームと共用することも可能である。
【００７３】
図１７（ａ）は、ＦＯＧランプの配光パターンを示す図、図１７（ｂ）は、通常のロービーム配光パターンを示す図、図１７（ｃ）は、ＦＯＧランプを共用した場合に必要なロービーム配光パターンを示す図である。
【００７４】
ＦＯＧランプは、Ｈ線下方路面を照射するビームを形成するものであり、図１７（ａ）に示すようにその拡散範囲はロービームより広い。したがって、ＦＯＧランプと共用すれば、ロービームの配光は図１７（ｃ）に示すような周辺視野部（図４に示すゾーンＺ３）の光度を低減させた配光とすることができる。つまり、マトリックスＬＥＤの周辺視野部（ゾーンＺ３）に対応するＬＥＤチップの個数を削減することができる。
【００７５】
（制御フローチャート）
図１８は、本実施の形態に係るヘッドライトシステムにおける制御の一例を示すフローチャートである。
【００７６】
図１８に示す処理は、ヘッドランプスイッチなどにより選択された場合や、各種センサの情報に基づいて所定の状況（夜間走行やトンネル内走行）が認識された場合に、所定の間隔で繰り返し実行される。
【００７７】
はじめに、配光制御ＥＣＵ１０２や前方監視ＥＣＵ１０４は、カメラや各種センサ、スイッチなどから必要なデータを取得する（Ｓ１０）。データは、例えば、車両前方の画像、車速、車間距離、走路の形状、ハンドルの舵角、ヘッドランプスイッチにより選択されている配光パターンなどのデータである。
【００７８】
前方監視ＥＣＵ１０４は、取得したデータに基づいてデータ処理１を行う（Ｓ１２）。データ処理１により、車両前方の光輝物体の属性（信号灯、照明灯、デリニエータなど）や、車両の属性（対向車、先行車）、車間距離、輝物体の輝度、道路形状（車線幅、直線路、曲路）などのデータが算出される。
【００７９】
次に、配光制御ＥＣＵ１０２は、データ処理１で算出されたデータに基づいてデータ処理２を行い（Ｓ１４）、適切な配光パターンを選択する。選択される制御配光パターンは、例えば、ロービーム用配光パターン、ハイビーム用配光パターン、ＡＤＢなどである。また、選択された配光パターンに応じて、ＬＥＤチップの点消灯や投入電力の制御量が決定される。
【００８０】
なお、ＡＤＢが選択された場合（Ｓ１６のＹｅｓ）、配光制御ＥＣＵ１０２によりデータ処理３が行われる（Ｓ１８）。データ処理３では、例えば、ＡＤＢ制御による照明エリアや遮光エリア、照明光量、照射方向が決定される。また、これらの情報に加えてデータ処理１で算出されたデータに基づいてＡＦＳ制御も可能である。ＡＦＳ制御とは、曲路や走行地域（市街地、郊外、高速道路）、天候に応じて配光を制御するものである。なお、ＡＤＢが選択されていない場合（Ｓ１６のＮｏ）、ステップＳ１８はスキップされる。
【００８１】
次に、配光制御ＥＣＵ１０２は、データ処理４においてドライバ用にデータを変換し（Ｓ２０）、配光制御素子やアクチュエータ（ＡＣＴ）を駆動する（Ｓ２２）ことで、ＡＤＢ制御やスイブル制御を行う。
【００８２】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【符号の説明】
【００８３】
１０  車両用前照灯装置、  １２  ＬＥＤチップ、  １２ｄ  高輝度ＬＥＤチップ、  １２ｅ  中輝度ＬＥＤチップ、  １２ｆ  低輝度ＬＥＤチップ、  １４  光源、  １６  投影レンズ、  １００  ヘッドライトシステム、  １０２  配光制御ＥＣＵ、  １０４  前方監視ＥＣＵ、  １０６  共用ランプ、  １２０  ドライバ回路装置。
【図１】
0005816031.tif 000002
【図２】
0005816031.tif 000003
【図３】
0005816031.tif 000004
【図４】
0005816031.tif 000005
【図５】
0005816031.tif 000006
【図６】
0005816031.tif 000007
【図７】
0005816031.tif 000008
【図８】
0005816031.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005816031.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0005816031.tif 000013
【図１３】
0005816031.tif 000014
【図１４】
0005816031.tif 000015
【図１５】
0005816031.tif 000016
【図１６】
0005816031.tif 000017
【図１７】
0005816031.tif 000018
【図１８】
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